(57)【要約】【課題】放射透過性バルブの内部に主成分を炭素系物質とする発熱体を用いた赤外線ランプの長尺化を図る。【解決手段】放射透過性を有する例えば管径φ８ｍｍ石英ガラス製のバルブ１２内で、複数のモリブデンコイル１４間に、炭素系発熱体で形成されたコイル状のカーボンコイル１３を直列に機械的および電気的に連結して収容する。バルブ１２内で直列的に連結されたカーボンコイル１３とモリブデンコイル１４は、不活性ガスを封入した状態を封止部１６１，１６２により封止する。これにより、長尺のバルブ１２に対して配置された複数のカーボンコイル１３を発光させることが可能となり、カーボンコイル１３を用いる場合に不向きであった長尺の赤外線ランプを実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射透過性バルブと、
前記バルブ内に配置された導電性の複数の金属部材および該複数の金属部材の間に電気的に接続された炭素系を主成分とするコイル状の複数の発熱体と、
不活性ガスを封入するとともに、前記金属部材および前記発熱体を収容した状態で封止した封止部とを具備したことを特徴とする赤外線ランプ。
【請求項２】
前記金属部材は、モリブデンまたは非発光状態で使用するタングステンであることを特徴とする請求項記載の赤外線ランプ。
【請求項３】
放射透過性バルブと、
前記バルブ内に配置された炭素系を主成分とするコイル状の発熱体と、
不活性ガスを封入するとともに、前記金属部材および前記発熱体を収容した状態で封止した封止部とを具備し、
前記発熱体を二重構造としたことを特徴とする赤外線ランプ。
【請求項４】
複数の前記発熱体の一部もしくは全部を二重構造としたことを特徴とする請求項１または２記載の赤外線ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射透過性バルブの内部に主成分を炭素系物質とする発熱体を備えた赤外線ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放射透過性バルブ内部にコイル状の炭素系発熱体を収納した赤外線ランプは、遠赤外域に波長を持つことや、突入電流が無いことから、高効率ランプとして暖房器具等に用いられている。通常、炭素系発熱体は連続する一体の発熱体から形成されており、配光・熱分布は炭素系発熱体のコイルピッチの密度により調整されている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００２−３６７５６８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、熱分布を調整するために炭素系発熱体のコイルピッチを調整するのは容易ではないことから熱分布の調整が困難であった。また、一体の炭素系による発熱体の場合、コイル状の炭素系発熱体の強度の問題からヒータランプの長尺化が難しいという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、コイル状の炭素系発熱体を用いた赤外線ランプ長の長尺化を実現した赤外線ランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の赤外線ランプでは、放射透過性バルブと、前記バルブ内に配置された導電性の複数の金属部材および該複数の金属部材の間に電気的に接続された炭素系を主成分とするコイル状の複数の発熱体と、不活性ガスを封入するとともに、前記金属部材および前記発熱体を収容した状態で封止した封止部とを具備したことを特徴とする。
【０００６】
また、放射透過性バルブと、前記バルブ内に配置された炭素系を主成分とするコイル状の発熱体と、不活性ガスを封入するとともに、前記金属部材および前記発熱体を収容した状で封止した封止部とを具備し、前記発熱体を二重構造としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、コイル状の炭素系発熱体を用いた赤外線ランプ長の長尺化を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。  
図１〜図３は、それぞれこの発明の赤外線ランプの第１の実施形態について説明するためのもので、図１は全体構成を示す構成図、図２は図１の要部を拡大して示す側面図、図３は図２要部の斜視図である。
【０００９】
図１において、１１は赤外線ランプであり、例えば食品保温用や暖房用等のヒータとして多用される管型であり、放射透過性を有する例えば管径φ８ｍｍ石英ガラス製等のバルブ１２を有する。バルブ１２には、その内部に炭素系物質を含む焼結体で形成された線径φ１.０ｍｍ程度のコイル状に巻回されたカーボンコイル１３を複数配置する。
【００１０】
複数のカーボンコイル１３の間には、導電性で非発光の金属部材であるモリブデンテンコイル１４を介在させている。
【００１１】
図２、図３に示すようにモリブデンコイル１４は、ブルブ１２内で軸方向に同心状態に保持させるためのアンカー１４１，１４２とこれらを一体形成させる連結部１４３と両側の支持部１４４，１４５から構成される。
【００１２】
カーボンコイル１３と隣り合うモリブデンコイル１４の支持部１４２あるいは１４３を順次繋ぎ合わせて連結することで発光部分を構成する。カーボンコイル１３とモリブデンコイル１４の支持部１４２あるいは１４３の繋ぎ合わせは、支持部１４２あるいは１４３をコイル状に巻回されたカーボンコイル１３の連通孔に圧入させることで取り付ける。連結されたカーボンコイル１３とモリブデンコイル１４の両端は、モリブデンコイル１４を位置するようにし、両端に位置したモリブデンコイル１４にそれぞれインナーリード線１５１，１５２を接続する。バルブ１２内には、アルゴン等の不活性ガスを封入する。
【００１３】
バルブ１２の軸方向両端部を直径方向に圧潰するピンチシールにより矩形扁平状の一対の封止部１６１，１６２を形成し、これら封止部１６１，１６２内にはバルブ１２と膨張係数が近似した導電性の例えばモリブデン（Ｍｏ）で形成された矩形箔状の金属箔１７１，１７２をそれぞれ埋設している。
【００１４】
金属箔１７１，１７２は、内端部にはインナーリード線１５１，１５２を、外端部には給電のための一対のアウターリード線１８１，１８２をそれぞれ溶接により接続している。アウターリード線１８１，１８２は、各封止部１５１，１５２から気密に外部へ延出している。
【００１５】
このように構成された赤外線ランプのアウターリード線１８１，１８２に電力が供給されると、カーボンコイル１３の部分が発光する。図４は、このときの熱分布を示している。図４は、赤外線ランプのセンターの熱量（Ｅ）を１００％とした場合のその周辺の熱量の相対値を表わしている。
【００１６】
この実施形態によれば、カーボンコイル１３と非発光のモリブデンコイル１４を交互に連結させることで長尺のバルブ１２においてカーボンコイルの使用が可能となり、広い分布でカーボンコイルから赤外線を発生させることができる。また、非発光部の調整により配光や熱分布の調整も可能となる。
【００１７】
なお、モリブデンコイルに替えて電流密度ｉＷが２.０×１０７［Ａ／ｍ２］以下の非発光状態のタングステンコイルを使用した場合でも、広い分布でカーボンコイルから赤外線を発生させる等の効果を奏する。
【００１８】
図５〜図７は、それぞれこの発明の第２の実施形態について説明するためのもので、図５は全体構成を示す構成図、図６は図５の要部を拡大して示す側面図、図７は図５の要部の斜視図である。なお、上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【００１９】
この実施形態は、上記実施形態のモリブデンコイル１４に替えて、導電性の金属部材であるコイル状に巻回されたタングステンコイル５１を仕様するとともに、線径φ０.３ｍｍ程度のタングステンコイル５１の中間部にアンカー５２を取り付けたものである。
【００２０】
カーボンコイル１３とタングステンコイル５１は、これらを交互に繋ぎ合わせて連結することで発光部分を構成する。タングステンコイル５１は両端に位置するようにし、両端に位置したタングステンコイル５１にそれぞれ一体的にインナーリード線５３１，５３２を形成する。インナーリード線５３１，５３２は、それぞれモリブデンで形成された矩形箔状の金属箔１７１，１７２の一端に溶接している。
【００２１】
カーボンコイル１３とタングステンコイル５１は、図６、図７に示すように互いが巻きつくように螺合させて繋ぎ合わせる。これにより接着剤や溶接等の特別な接合手段を必要としない。
【００２２】
図８は、この実施形態のアウターリード線１８１，１８２に６Ａの電流を流し、カーボンコイルのみ、タングステンコイルのみ、カーボンコイルとタングステンコイルを同時に点灯させた場合の任意点の発光波長を測定した結果を示すものである。なお、タングステンを主成分とする金属発熱体は、電流密度ｉＷがｉＷ ＞２.０×１０７［Ａ／ｍ２］の関係を満たすときに点灯し、炭素系発熱体は、電流密度ｉＣがｉＣ＞３.５×１０６［Ａ／ｍ２］を満たすときに点灯する。
【００２３】
図８で明らかなように、タングステンコイルとカーボンコイルが同時に点灯しているときは、それぞれから発光される波長が合成された分布を得ることができる。要は、短いカーボンコイルをタングステンコイルを繋ぎ合わせて全長を長くした状態下でもカーボンコイルから得られる赤外線の波長の光を得ることができる。
【００２４】
この実施形態では、複数の炭素系発熱体間にタングステンなどの金属発熱体を設け、電気的および機械的に連結させたことにより、幅広い波長域の赤外線を放射させることが可能となる。
【００２５】
図９〜図１３は、この発明の第３の実施形態について説明するためのもので、図９は全体構成を示す構成図、図１０は図９の要部を拡大して示す側面図、図１１は図９の等価回路図、図１２はカーボンコイルとタングステンコイルの寸法の関係について説明するための説明図、図１３は図９実施形態の効果について説明するための説明図である。なお、上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。
【００２６】
この実施形態は、図１０に示すようにコイルピッチＰが０.８５ｍｍ、内径Ｄｉが１.９５ｍｍ、線径Ｄｌが０.９５mmのコイル状に巻回されたカーボンコイル９１，９２を螺合させて二重コイル状にして封装したものである。二重にされたカーボンコイル９１，９２の両端には、一端にインナーリード９３，９４が一体形成されたタングステンコイル９５，９６の他端が螺合される。インナーリード９３，９４は、それぞれモリブデンで形成された矩形箔状の金属箔１７１，１７２の一端に溶接している。
【００２７】
図１１は、カーボンコイル９１，９２とインナーリード９３，９４部分の電気的な等価回路を示すもので、カーボンコイル９１，９２は並列接続の状態となり２倍の抵抗値となっている。
【００２８】
図１２は、二重のカーボンコイル９１，９２と従来の単体カーボンコイルの仕様を示し、図１３は図１２の仕様に基づくカーボンコイル９１，９２と単体カーボンコイルの特許結果を示すものである。図に示すように、この発明は印加される電圧値が１２Ｖで同じであっても電流を２倍にできることから電力を２倍にすることができる。
【００２９】
この実施形態の場合、２本のカーボンコイルを螺合させて二重の筒状抵抗体とすることで、カーボンコイルに必要以上に負荷を掛けることがなく、高い信頼性の発熱体を得ることができる。また、二重構造のカーボンコイルとしたことから機械的な強度の向上を図り全長を長くすることができ、バルブの全長を長くできる。また、従来と同寸法として場合でも高出力化の実現も可能となる。
【００３０】
なお、二重構造のカーボンコイルにする考えは、上記第１および第２の実施形態のカーボンコイル１３に適用することも可能である。この場合、全カーボンコイル１３に二重構造を適用しなくても、目的に応じて任意のカーボンコイルのみ二重構造とすることも可能である。
【００３１】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、上記した実施形態によって把握される技術思想をその効果とともに以下に説明する。
【００３２】
（１）放射透過性バルブと、前記バルブ内に配置された導電性の複数の金属部材および該複数の金属部材の間に電気的に接続された炭素系を主成分とするコイル状の複数の発熱体と、不活性ガスを封入するとともに、前記金属部材および前記発熱体を収容した状態で封止した封止部とを具備し、前記金属部材をコイル状とし、コイル状の前記発熱体とは螺合により接続してなることを特徴とする赤外線ランプ。  
これにより、特別な接着手段を用いることなく、発熱体と金属部材との電気的な結合を実現することができる。
【００３３】
（２）放射透過性バルブと、前記バルブ内に配置された炭素系を主成分とするコイル状の発熱体と、不活性ガスを封入するとともに、前記金属部材および前記発熱体を収容した状態で封止した封止部とを具備し、前記発熱体を二重構造とし、その両端にコイル状のタングステンコイルを螺合結合したことを特徴とする赤外線ランプ。  
これにより、溶接可能なタングステンコイルを炭素系発熱体の両端に螺合させて結合させたことで、炭素系発熱体の電気的、機械的な接続を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の赤外線ランプの第１の実施形態について説明するための全体構成図。
【図２】図１の要部を拡大して示す側面図。
【図３】図２要部の斜視図。
【図４】図１の効果について説明するための説明図。
【図５】この発明の赤外線ランプの第２の実施形態について説明するための全体構成図。
【図６】図５の要部を拡大して示す側面図。
【図７】図５の要部の斜視図。
【図８】図５の効果について説明するための説明図。
【図９】この発明の赤外線ランプの第３の実施形態について説明するための全体構成図。
【図１０】図９の要部を拡大して示す側面図。
【図１１】図９の等価回路図。
【図１２】カーボンコイルとタングステンコイルの寸法の関係について説明するための説明図。
【図１３】図９実施形態の効果について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００３５】
１１  赤外線ランプ
１２  バルブ
１３，９１，９２  カーボンコイル
１４  モリブデンテンコイル
１５１，１５２，５３１，５３２，９３，９４  インナーリード線
１６１，１６２  封止部
１７１，１７２  金属箔
１８１，１８２  アウターリード線
５１  タングステンコイル
５２  アンカー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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